【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料领域，尤其涉及一种电解液功能助剂组合物及应用其的电解液、锂离子电池。
技术介绍
1、近年来，新能源动力汽车虽然获得了飞速发展，但也出现了一些不足，例如：充电慢、续航短、严寒地区实际里程偏低等。而续航里程成为了大家关注的重点，开发新型高电压电池体系或提升充电截止电压已成为高能量密度锂电池的研究热点，而提高正极材料的工作电压是提高锂离子电池能量密度中的主要手段。
2、目前高压正极材料，如尖晶石镍锰酸锂(lnmo)、高电压三元、高电压钴酸锂、层状富锂氧化物(llo)等成为了研究热点。随着锂离子电池的电压不断提高，电解液在正极界面反应会更加剧烈，且随着电池充放电循环不断进行，电池内阻逐渐增大，进而导致电池性能下降甚至失效。尤其是在高电压和高温条件下，正极材料中的mn4+会发生歧化反应，并以mn2+的形式溶解到电解液中。
3、研究人员主要通过对正极材料进行包覆、元素掺杂等途径来克服现有的弊端。但材料掺杂包覆方法工艺复杂、成本高。而通过引入电解液添加剂，调控正负极成膜组分，可以有效地降低界面副反应，达到改善电池性能的目的。
技术实现思路
1、为了改善在高电压正极材料体系电池循环过程中出现的容量衰减和过度金属溶出问题，本专利技术提供一种电解液功能助剂组合物及应用其的电解液、锂离子电池。
2、根据本专利技术的第一个方面，提供一种环状硫酸酯，该环状硫酸酯的化学结构如式(1)所示，其中，x选自乙烯基、丙烯基、炔丙基、乙氰基、丙氰基、一氟甲基、二氟甲
3、本专利技术所提供的环状硫酸酯结构中所含的不饱和官能团x可被氧化、还原，在正极形成均匀、致密的cei膜，阻隔正极材料与电解液的接触，从而降低正极界面副反应；另一方面，该环状硫酸酯同时也能够在负极形成均匀致密的sei膜，阻止过渡金属硫化物(tms)金属离子沉积在负极表面，使sei膜在循环过程中更稳定，减少活性锂的损失。由此，本专利技术所提供的环状硫酸酯能够参与正、负极成膜，易形成致密均匀的cei膜，并有效抑制tms金属离子的溶出和氧的释放、从而降低了界面副反应。
4、优选地，环状硫酸酯选自如式(2)～式(9)所示的化合物中的至少一种。
5、
6、根据本专利技术的第二个方面，提供一种制备如上述环状硫酸酯的方法，该方法包括如下步骤：以氧硫杂烷为原料，通过成环反应、氯化反应、氟化反应、氧化反应、消去反应中的至少一种反应方法获得粗制品，随后通过重结晶处理得到环状硫酸酯。
7、根据本专利技术的第三个方面，提供一种电解液功能助剂组合物，该功能助剂组合物包括如上述环状硫酸酯。
8、优选地，功能助剂组合物还包括氟代羧酸酯聚合物、锂盐添加剂、含硫添加剂、碳酸酯类添加剂中的至少一种；其中，氟代羧酸酯聚合物包括氟代碳酸乙烯
9、酯(fec)；锂盐添加剂包括双氟磺酰亚胺锂盐(lifsi)、二氟磷酸锂(lipo2f2)、二草酸硼酸锂(libob)、二氟草酸硼酸锂(liodfb)中的至少一种；含硫添加剂包括1,3-丙磺酸内酯(ps)、1-丙烯-1,3-磺酸内酯(pst)、硫酸乙烯酯(dtd)中的至少一种；碳酸酯类添加剂包括碳酸亚乙烯酯(vc)。
10、本专利技术所提供的电解液功能助剂组合物，进一步所引入的氟代羧酸酯聚合物、锂盐添加剂、含硫添加剂、碳酸酯类添加剂能够促进在正负极中形成稳定的cei膜与sei膜，进而增强电池的电性能。
11、优选地，功能助剂组合物还包括氟代羧酸酯聚合物、锂盐添加剂、含硫添加剂、碳酸酯类添加剂。
12、优选地，按照质量比计算，环状硫酸酯：氟代羧酸酯聚合物：锂盐添加剂：含硫添加剂：碳酸酯类添加剂＝(0.3～1)：(0.1～5)：(0.5～1)：(0.5～3)。
13、根据本专利技术的第四个方面，提供一种电解液，该电解液包括有机溶剂、锂盐，以及如上述功能助剂组合物。由此，本专利技术所提供的电解液，由于采用本专利技术所提供的功能助剂组合物，能够改善高电压正极材料体系电池在循环过程中容量衰减和过度金属溶出问题，进而提高在高电压下电池的性能。
14、优选地，环状硫酸酯占电解液的质量分数为0.3～1.5％。
15、优选地，氟代羧酸酯聚合物占电解液的质量分数为1～5％。
16、优选地，锂盐添加剂占电解液的质量分数为0.5～1％。锂盐添加剂能够参与正、负极成膜，添加量过少不能形成致密的sei膜，添加量过多不能完全溶解。
17、优选地，含硫添加剂占电解液的质量分数为0.5～3％。含硫添加剂能够在正、负极辅助成膜，且热稳定性较高，添加量过少不能在负极形成致密的sei膜，添加量过多会过度成膜阻抗较大，导致循环性能下降。
18、优选地，碳酸酯类添加剂碳酸亚乙烯酯占电解液的质量分数为0.1～1％。
19、优选地，有机溶剂占电解液的质量分数为70％～90％，有机溶剂包括环状碳酸酯、链状碳酸酯、链状氟代酯；按照质量比计算，环状碳酸酯：链状碳酸酯：链状氟代酯＝1～15:20～70:5～20。
20、优选地，环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)中的至少一种。
21、优选地，链状碳酸酯包括碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳
22、酸甲乙酯(emc)中的至少一种。
23、优选地，链状氟代酯包括双(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯、乙基三氟乙基碳酸酯、甲基二氟乙基碳酸酯、甲基三氟乙基碳酸酯、乙基二氟乙基碳酸酯、双(2,2-二氟乙基)碳酸酯、2,2-二氟乙基-2,2,2-三氟乙基碳酸酯、2,2,3,3-四氟丙基碳酸甲酯、2,2,3,3,3-五氟丙基碳酸乙酯、氟乙酸甲酯、氟乙酸乙酯、乙酸-2-氟乙酯、乙酸-2,2-二氟乙酯、乙酸-2,2,2-三氟乙酯、2-氟丙酸乙酯、三氟乙酸-2,2,2-三氟乙酯、三氟乙酸-2,2-二氟乙酯、三氟乙酸-2-氟乙酯、三氟乙酸乙酯、三氟乙酸甲酯、二氟乙酸乙酯、二氟乙酸甲酯、氟乙酸甲酯、2-氟丙酸乙酯中的至少一种。
24、根据本专利技术的第三个方面提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括如上电解液。
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1.一种环状硫酸酯，其特征在于，所述环状硫酸酯的化学结构如式(1)所示，
2.一种制备如权利要求1所述环状硫酸酯的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：以氧硫杂烷为原料，通过成环反应、氯化反应、氟化反应、氧化反应、消去反应中的至少一种反应方法获得粗制品，随后通过重结晶处理得到所述环状硫酸酯。
3.一种电解液功能助剂组合物，其特征在于：所述功能助剂组合物包括如权利要求1所述环状硫酸酯。
4.如权利要求3所述功能助剂组合物，其特征在于，所述功能助剂组合物还包括氟代羧酸酯聚合物、锂盐添加剂、含硫添加剂、碳酸酯类添加剂中的至少一种；
5.如权利要求4所述功能助剂组合物，其特征在于，所述功能助剂组合物还包括所述氟代羧酸酯聚合物、所述锂盐添加剂、所述含硫添加剂、所述碳酸酯类添加剂。
6.如权利要求5所述功能助剂组合物，其特征在于，按照质量比计算，所述环状硫酸酯：所述氟代羧酸酯聚合物：所述锂盐添加剂：所述含硫添加剂：所述碳酸酯类添加剂＝(0.3～1)：(0.1～5)：(0.5～1)：(0.5～3)。
7.一种电解液，其特
8.如权利要求7所述电解液，其特征在于，所述有机溶剂占所述电解液的质量分数为70％～90％，所述有机溶剂包括环状碳酸酯、链状碳酸酯、链状氟代酯；按照质量比计算，所述环状碳酸酯：所述链状碳酸酯：所述链状氟代酯＝1～15：20～70：5～20。
9.如权利要求8所述电解液，其特征在于，所述链状氟代酯包括双(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯、乙基三氟乙基碳酸酯、甲基二氟乙基碳酸酯、甲基三氟乙基碳酸酯、乙基二氟乙基碳酸酯、双(2,2-二氟乙基)碳酸酯、2,2-二氟乙基-2,2,2-三氟乙基碳酸酯、2,2,3,3-四氟丙基碳酸甲酯、2,2,3,3,3-五氟丙基碳酸乙酯、氟乙酸甲酯、氟乙酸乙酯、乙酸-2-氟乙酯、乙酸-2,2-二氟乙酯、乙酸-2,2,2-三氟乙酯、2-氟丙酸乙酯、三氟乙酸-2,2,2-三氟乙酯、三氟乙酸-2,2-二氟乙酯、三氟乙酸-2-氟乙酯、三氟乙酸乙酯、三氟乙酸甲酯、二氟乙酸乙酯、二氟乙酸甲酯、氟乙酸甲酯、2-氟丙酸乙酯中的至少一种。
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括如权利要求7～9任一项所述电解液。
...【技术特征摘要】
1.一种环状硫酸酯，其特征在于，所述环状硫酸酯的化学结构如式(1)所示，
2.一种制备如权利要求1所述环状硫酸酯的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：以氧硫杂烷为原料，通过成环反应、氯化反应、氟化反应、氧化反应、消去反应中的至少一种反应方法获得粗制品，随后通过重结晶处理得到所述环状硫酸酯。
3.一种电解液功能助剂组合物，其特征在于：所述功能助剂组合物包括如权利要求1所述环状硫酸酯。
4.如权利要求3所述功能助剂组合物，其特征在于，所述功能助剂组合物还包括氟代羧酸酯聚合物、锂盐添加剂、含硫添加剂、碳酸酯类添加剂中的至少一种；
5.如权利要求4所述功能助剂组合物，其特征在于，所述功能助剂组合物还包括所述氟代羧酸酯聚合物、所述锂盐添加剂、所述含硫添加剂、所述碳酸酯类添加剂。
6.如权利要求5所述功能助剂组合物，其特征在于，按照质量比计算，所述环状硫酸酯：所述氟代羧酸酯聚合物：所述锂盐添加剂：所述含硫添加剂：所述碳酸酯类添加剂＝(0.3～1)：(0.1～5)：(0.5～1)：(0.5～3)。
7.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括有机溶剂、锂...
【专利技术属性】
技术研发人员：李佐球，邹志群，曾汉民，钟颖贤，严成结，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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